Юрий Капелюшин — металлург, заведующий лабораторией, старший научный сотрудник Южно-Уральского государственного университета в Челябинске.
- Так сложилась жизнь, что сейчас я работаю по двум направлениям. У меня достаточно широкие технические интересы, поэтому я возглавляю научно-исследовательскую лабораторию по направлению аэрокосмических технологий. И так как мое базовое образование полностью связано с металлургией, я продолжаю работать и в этой отрасли. В общем, круг моих профессиональных интересов довольно широк.
- А где располагается ваша лаборатория?
- Я работаю в Южно-Уральском государственном университете в Челябинске. Этот университет я и заканчивал — бакалавриат, магистратуру. Позднее я получил степень PhD за границей, в другом университете, а затем вернулся.
- Много ли в Челябинске металлургов и вообще людей, которые трудятся в этой отрасли или учатся на металлургов?
- Очень много. История создания университета тесно связана с металлургией. Еще в 1940-е годы, когда открывался целый спектр специальностей по металлургии и механической обработке, была острая необходимость в подготовке кадров для получения стали, ее выплавки, обработки и прокатки. Так что, в целом, можно смело говорить, что Челябинск — город металлургов.
- А какое процентное соотношение людей, занятых в металлургии, в Челябинске? Знаете ли вы такие данные?
- Вопрос сложный, потому что у нас тысячи промышленных предприятий, и цифры постоянно меняются. Поэтому точного процентного соотношения я не назову. Но в нашем городе расположены крупнейшие предприятия. Например, Челябинский цинковый завод, который производит, по моей памяти, около пяти процентов мирового объема цинка. Есть Челябинский электрометаллургический комбинат, который выплавляет широкий спектр ферросплавов, необходимых для выплавки стали, ее раскисления и легирования. Есть «Мечел» — комбинат, который выплавляет несколько миллионов тонн стали в год. Челябинский трубопрокатный завод и целый ряд других. Так что наш город очень тесно связан с тяжелой промышленностью и металлургией.
- Получается, металлург — это не только человек, который стоит у домны и варит сталь, но и тот, кто может проводить исследования в лаборатории и что-то изобретать. А вообще металлургия — отрасль не новая. Насколько в ней еще есть потенциал для изобретений, для роста? Может быть, все уже давно известно и изобретено? Или еще есть куда развиваться?
- Не совсем так. Несмотря на то, что отрасль не новая, проблем в ней более чем достаточно. Сейчас даже наступил некий переломный момент, когда накопившиеся проблемы требуют изучения и поиска новых решений. Я считаю, что в этом столетии металлургия будет претерпевать глобальную перестройку из-за целого ряда вызовов.
- Каких, например?
- Веками чугун и сталь получали традиционным доменным процессом. Примерно в XX веке параллельно с ним начало развиваться направление выплавки стали в дуговых электропечах. Это стало ответом на накопление металлического лома. Так что, помимо первородного сырья — железорудного концентрата, выплавки чугуна из агломерата — значительную долю в металлургии заняло дуговое сталеплавильное производство. На сегодняшний день примерно 30% мировой стали получают в дуговых сталеплавильных печах из металлического лома. И около 70% — все еще из первородного сырья, из руд. В чем же проблемы? Во-первых, качество руд постоянно снижается. Во-вторых, необходимым компонентом для получения чугуна в доменных печах является металлургический кокс, качество которого тоже постепенно падает. В-третьих, все острее становится экологическая повестка, связанная с углеродным следом. Это и есть экологический вопрос. Здесь есть и определенная политическая составляющая. Все чаще мы слышим такие термины, как «водородная металлургия». В двух словах — вот так.
- Что же вас заставило пойти в эту отрасль, учиться в этом вузе? Может быть, у вас семейная династия? Или вы первый в семье, кто занялся металлургией?
- Семейной династии не было. Я был самым обычным школьником, который не понимал, какую профессию выбрать и куда поступать. В университет я поступил на металлурга почти случайно. Я ничего не знал об этой профессии, но потом, как говорится, меня затянуло. Мне стало очень интересно, и я полностью погрузился в специальность.
- А что именно заинтересовало? Что зацепило?
- У меня технический склад ума. Наверное, когда погружаешься во что-то новое, видишь проблемы, и начинают появляться мысли, что эти проблемы можно как-то решить. Наука тем и хороша, что ты изучаешь, исследуешь новое. Это гораздо интереснее, чем заниматься какой-то рутиной, бытовыми вопросами. Здесь ты чувствуешь себя творцом, созидателем.
- Хочется поменять мир как-то, да?
- Да, да, да. Хочется поменять мир, сделать в нем что-то лучше. Движущей мыслью, наверное, является то же, что и у любого человека: когда видишь какую-то проблему на бытовом уровне, хочется помочь. Примерно то же самое движет и ученым, когда он хочет что-то улучшить, изменить.
- Расскажите тогда, какие проекты вы сейчас реализуете, над чем трудитесь, что исследуете в лаборатории.
- Я реализую проект в рамках Российского научного фонда. Это разработка и исследование современных комплексных решений для переработки пыли дуговых сталеплавильных печей и замасленной окалины. В чем проблема? Сегодня в металлургии растет доля накапливаемого лома — это и отслужившие автомобили, и многое другое. В общем, лом накапливается. Другая тенденция — в автомобилестроении сейчас используется больше различных пластиков, ведутся попытки лучше защищать автомобили от коррозии. Соответственно, сам лом становится сильно загрязненным. Когда такой отход грязный, он приводит к выбросам вредных веществ в окружающую среду.
- Мы его никак не используем? Просто выбрасываем этот отход, правильно?
- Нет, лом перерабатывается. Но мы понимаем: если увеличивается доля стали, получаемой в электропечах, то возрастает и доля побочных продуктов производства, которые образуются при выплавке. Одним из таких побочных продуктов является пыль дуговых сталеплавильных печей. Она формируется в системах газоочистки и содержит полезные компоненты, которые интересно извлечь и переработать. Но в ней есть и вредные вещества, которые мешают переработке. Соответственно, проблема не только в самом металлургическом ломе, но и в этой пыли. Если мы говорим, что металлургия меняется и доля электростали в мире растет (в Америке, например, электросталеплавильное производство уже превалирует, в России пока нет, но мир движется к этому), то побочный продукт — пыль — будет накапливаться. Эта пыль содержит цинк, который представляет интерес для того же цинкового завода. Пыль можно окусковывать, восстанавливать в вельц-печах и извлекать из нее цинк. Но в ней есть и мешающие элементы, такие как хлор. Откуда он берется? Из тех же лаков, красок, пластиков. А сегодня в автомобилестроении наблюдается тенденция к частичному замещению металлов пластиками для снижения веса и расхода топлива. В итоге мы получаем загрязненный лом. А хлор, в свою очередь, мешает переработке этой пыли. И пыль продолжает копиться.
- А какие решения вы предлагаете для этой проблемы?
- Мы предлагаем перерабатывать эту пыль. Но проблема в том, что ее уже скопилось в России более 30 млн тонн.
- И ничего с ней нельзя сделать? Некуда применить?
- Ее можно перерабатывать на том же Челябинском цинковом заводе в вельц-печах. Но для них проблемой является хлор. Значит, нужно найти техническое решение, чтобы его удалить. Есть и другой момент: даже если мы удалим хлор из окускованной пыли и извлечем цинк, который нужен заводу, у нас останется еще один побочный продукт, содержащий железо. Встает вопрос, куда его использовать, учитывая, что оно тоже может быть загрязнено элементами, делающими его непригодным для широкой металлургии.
- И все-таки, есть ли какое-то решение? Можем ли мы эту проблему в будущем полностью устранить?
- Да. На основе литературного обзора и предварительного изучения мы нашли возможные решения и над ними работаем. Это может быть предварительный обжиг, который позволяет удалять хлор, или промывка. Как раз этим мы сейчас и занимаемся. Мы исследуем, как хлор распределяется между фазами при промывке, как переходит, насколько его можно удалить с помощью обжига. Это фундаментальная часть нашего проекта по гранту РНФ. Это первая составляющая. Вторая составляющая, над которой мы работаем, — это утилизация железа. После того, как удаляется цинк (полупродукт, интересный для цинкового завода), остается железо. Ранее мы уже работали над тем, чтобы получать из этого железа чугунные мелющие тела. Они могут использоваться в горно-добывающей промышленности для помола рудного продукта, там, где нужно размолоть какую-то породу.
- А ваши проекты будут реализованы только на базе Челябинского металлургического комбината? Или вы заинтересованы в том, чтобы они тиражировались по всему миру или, как минимум, по всей России?
- Я понял ваш вопрос. Наш проект представляет интерес для всего мира. Цинк — это интересно цинковым предприятиям. А вот для сталеплавильных комбинатов, где эта пыль копится, — им-то что делать? Цинковый завод заинтересован в извлечении цинка. А комбинаты, которые накапливают пыль, вынуждены что-то с ней делать: кто-то отдает ее на аутсорсинг, кто-то просто платит за складирование этого отхода.
- Правильно ли я понимаю, что ваш проект может еще и повысить рентабельность производства?
- Конечно. Он направлен на то, чтобы сделать производственный цикл полностью замкнутым, безотходным, когда на всех стадиях мы получаем полезный полупродукт. Мы движемся по пути так называемой зеленой металлургии.
- Она более выгодна экономически или нет?
- Как минимум, мы меньше загрязняем окружающую среду. Понятно, что могут быть где-то энергетические потери, но энергетика — это отдельный вопрос, а экология… Когда мы складируем ту же пыль, определенные элементы могут попадать в почву, загрязнять ее, могут просачиваться в питьевую воду. Это тоже проблема, которую необходимо решать. Поэтому если мы сделаем цикл замкнутым, мы оградим природу от вредного воздействия деятельности человека.
- А наблюдаете ли вы интерес со стороны крупных промышленных предприятий к молодым ученым и их проектам? Насколько они поддерживают такие инициативы, ищут проекты, чтобы с помощью молодых ученых улучшить свое производство?
- Вообще, на предприятиях сегодня существует определенная проблема кадрового голода. Эта проблема комплексная, и, как говорится, кадры решают все. Спрос есть и на высококвалифицированные кадры, и на передовые научные разработки. Конечно, это зависит от конкретной области науки и производства. Но сегодня есть тенденция: предприятия стараются все больше взаимодействовать как со студентами, так и с университетами. Начиная от кадровой политики и заканчивая непосредственно наукой, чтобы переносить какие-то разработки на свое производство.
- А ваш вуз как-то поддерживает Челябинский металлургический комбинат?
- Мы плотнее сотрудничаем с другим предприятием, в Свердловской области. Несколько специалистов с производства консультируют нас по этим вопросам. А в целом, да, когда этот проект только зарождался в моей голове, натолкнул меня на него как раз технолог Челябинского цинкового завода. Он озвучил эту проблему, и позже в голове выстроилась целая идея проекта. Он начинался с малого гранта РНФ, а сейчас вылился в нечто большее — в гораздо более масштабный проект с большим количеством людей. Проект расширился и теперь охватывает переработку еще одного побочного продукта — замасленной окалины. Объемы производимой окалины в мире составляют около 2% от выплавляемой стали. Представьте: выплавляем сто килограмм стали — два килограмма это отходы. Это много. Откуда берется замасленная окалина? На определенных этапах при нагреве заготовок они, разогретые до высокой температуры, взаимодействуют с кислородом воздуха, происходит окисление, и на поверхности прокатных изделий формируется окалина. Проблемы нет, если она не замасленная. Но в прокатном производстве используется масло, которое загрязняет окалину. И это становится большой проблемой для утилизации. Это еще один побочный продукт, над утилизацией которого много бились ученые, но пока единого отработанного решения нет.
- И вы сейчас как раз на пути к тому, чтобы это решение придумать, правильно?
- Да, мы сейчас на пути к тому, чтобы, во-первых, продумать это решение, а во-вторых, встроить его в существующий технологический процесс. Самые оптимальные решения, наверное, всегда самые простые — когда ты не городишь огород, а пытаешься органично вписать новшество в текущий процесс.
- Получается, наши ученые имеют возможность первыми внедрять какие-то инновации, или это повсеместная история?
- Безусловно, в мире очень много разработок. Где-то первенствуют ученые из других стран, а где-то — мы. Мировая наука устроена так, что нет единого лидера, который бы лидировал во всем. В разных странах ученые сильнее в разных направлениях. Это зависит от многих факторов. Но где-то и мы, безусловно, занимаем лидирующие позиции.
- А в вашем проекте много молодежи? Какой в целом состав сотрудников?
- В проекте по гранту РНФ нас сейчас восемь человек, и большинство — молодежь. У нас несколько аспирантов, один кандидат наук, несколько сотрудников, которые закончили аспирантуру, но еще не защитились, и два студента — бакалавр и магистр. Их заинтересовала эта тема, и они готовы работать в лаборатории. У них есть творческий потенциал. Важно найти команду. Сегодня большое значение имеет именно команда. Без команды, без наставников сложнее. Талантливый студент один, без старших коллег, наверное, не сможет полностью самореализоваться. Все равно должен быть кто-то — аспиранты или более опытные сотрудники, с компетенциями, чтобы помочь избежать научных ошибок, чтобы студент не изобретал велосипед. Наставники нужны. Но возможности для реализации есть. Конечно, наука сегодня переживает определенные моменты. Это динамичность. Узкий горизонт планирования — это одна из проблем, с которой мы сталкиваемся.
- Насчет узкого горизонта... Как на вас повлияли санкции? Как вы из этой ситуации вышли?
- Знаете, санкции по большей части не повлияли. Но возникли вопросы с покупкой оборудования. Сейчас много оборудования можно закупать в Китае. Проблемы, с которыми мы столкнулись больше, — это как раз узкий горизонт планирования, в плане конкуренции с предприятиями за кадры. Когда студент приходит на предприятие, у него часто есть четкий план карьеры на годы вперед. А в университетской системе короткий период проектов создает определенную неизвестность для молодых людей. Вот это проблема. Потому что молодому человеку что важно? Строить семью, решать жилищные вопросы. И поэтому в университетах с этим сложнее. Горизонт планирования — три-пять лет. Тут посложнее. Проекты есть. Программы поддержки есть. Но у них бывает срочность: год, два, три. А стабильности в этом плане чуть меньше.
- Как вы думаете, мы можем это преодолеть и как-то изменить подходы?
- Наверное, это вопрос не на уровне университетов — это гораздо выше.
- О чем вы мечтаете в мире науки? Каким вы видите наше будущее? И, может быть, у вас есть какие-то собственные масштабные проекты в голове?
- Как я сказал, металлургия стоит на пороге больших изменений. Было бы интересно застать результаты своей работы и своего жизненного пути, хотя бы когда приближаешься к более преклонным годам. Как я упоминал, столетия основным агрегатом для выплавки чугуна и стали был доменный процесс. А сегодня, ввиду сокращения рудной базы и качественных коксующихся углей, металлургия меняется. Возможно, через 50-70 лет она будет выглядеть совершенно иначе. Основной технологией может стать уже не доменный процесс. Следует ожидать более широкого использования и развития водородных технологий в металлургии. Сегодня все на слуху водород как энергоноситель. Думаю, мы увидим его применение в гораздо более широких масштабах. И было бы достаточно интересно успеть это увидеть и застать.
- А как вы думаете, искусственный интеллект поможет ускорить этот прогресс?
- В значительной степени. В том числе и благодаря искусственному интеллекту все процессы сегодня становятся настолько динамичными, что каждый день что-то меняется. Мы постоянно живем в мире, который начинает изменяться все быстрее и быстрее. Но некоторые отрасли являются более инертными. Одна из них — это как раз металлургия.